低屈強比熱軋管線鋼原卷或開平板及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及化工技術領域，具體地指是一種低屈強比熱乳管線鋼原卷或開平板及 其制備方法。
【背景技術】
[0002] 石油、天然氣是國民經濟發(fā)展的重要能源，在我國能源消費中的比重日益增加。當 前管道輸送依然是石油、天然氣最為經濟、安全、高效的長距離輸送方式。隨著油氣資源開 采逐漸向山區(qū)、邊疆等難開采區(qū)域的轉移，越來越多的長距離輸送管道敷設需要通過山谷、 滑坡帶、地震帶等地質構造不穩(wěn)定環(huán)境。當地質變動時，埋地管道會隨之發(fā)生彎曲變形。
[0003] 為避免變形管道強度時效進而引起管道爆裂，提高管道服役的安全性，要求該類 區(qū)域使用的管線鋼必須具有低的屈強比以獲得充足的形變裕度。因此，開發(fā)具有低屈強比、 較好強韌性和良好焊接性能的管線鋼對于滿足工程需要具有重要意義。
[0004] 長期以來，天然氣輸送管道的設計標準主要遵循基于應力的設計準則，即要求保 證管道所受載荷產生的應力小于管材的屈服應力乘以設計系數。該設計方法保證管道的實 際承載能力處于安全合理的范圍，為常規(guī)管道設計工作提供了較好的安全保障。
[0005] 當前管道輸送依然是石油、天然氣最為經濟、安全、高效的長距離輸送方式。隨著 油氣資源開采逐漸向山區(qū)、邊疆等難開采區(qū)域的轉移，越來越多的長距離輸送管道敷設需 要通過山谷、滑坡帶、地震帶等地質構造不穩(wěn)定環(huán)境。當地質變動時，埋地管道會隨之發(fā)生 彎曲變形。
[0006] 為避免變形管道強度時效進而引起管道爆裂，提高管道服役的安全性，要求該類 區(qū)域使用的管線鋼必須具有低的屈強比以獲得充足的形變裕度。因此，開發(fā)具有低屈強比、 較好強韌性和良好焊接性能的管線鋼對于滿足工程需要具有重要意義。
[0007] 常規(guī)的高性能管線鋼多采用TMCP技術生產，即采用兩階段控乳技術和乳后空冷技 術的綜合應用。該方法通過再結晶區(qū)和未再結晶區(qū)的形變獲得具有高位錯密度的形變奧氏 體組織，隨后形變奧氏體在較高的冷速完成中溫轉變，保證管線鋼的強韌性。
[0008] 常規(guī)工藝條件下，為滿足層流冷卻條件下鋼的淬透效果，需要添加較多的Mo、Ni等 合金元素，且多采用Nb+V的成分改善具有中溫終冷溫度管線鋼強度性能。但該工藝路線生 產的管線鋼往往合金成本與屈強比均較高。高的屈強比意味著鋼在屈服點以上進行塑性變 形的能力弱化，不適合基于應變設計準則的要求。
[0009] 經檢索，申請?zhí)枮镃N20 1210085344、CN20101025 1848、CN201010 101105、 CN20 1310654931的專利涉及到在線淬火或乳后快速冷去生產管線鋼的內容。專利 CN201210085344涉及到中厚板產線管線鋼生產的在線淬火工藝，其開冷較低不利于鋼的強 度潛力發(fā)揮，且開冷前需弛豫或空冷，嚴重降低了生產效率。專利CN201010251848和 CN201010101105雖在鋼板乳后進行了高冷速控冷，但其成分體系中Ni、Mo含量較高，沒有經 濟性優(yōu)勢。專利CN201310654931的乳后冷速高達50-100°C/s，但其終冷溫度在珠光體轉變 區(qū)，且需在該溫度區(qū)間保溫1.5-5h，并未完全實現在線淬火的工藝路線，且生產效率極低。

【發(fā)明內容】

[0010] 本發(fā)明的目的就是要提供一種低屈強比熱乳管線鋼原卷或開平板，它是在線淬火 工藝生產的厚度< 10mm、具有低屈強比特性、強度級別達L415以上的螺旋焊管用熱乳原卷 或直縫焊管用熱乳開平板。本發(fā)明的另一目的是提供一種低屈強比熱乳管線鋼原卷或開平 板的制備方法。
[0011] 為實現上述目的，本發(fā)明提供的低屈強比熱乳管線鋼原卷或開平板，其特征在于： 它化學成分重量百分比為：C:0.036-0.057% ;Si:0.22-0.30% ;Mn: 1.02-1.25% ;P< 0.016% ;S< 0.0015% ;Cr:0.15-0.25% ;Nb:0.020-0.044%;Ti:0.011-0.015% ;其它為Fe 及不可避免的雜質。
[0012] 本發(fā)明提供的另一種低屈強比熱乳管線鋼原卷或開平板，其特征在于：它化學成 分重量百分比為：c:0.037%;Si:0.25% ;Mn: 1.17% ;P:0.011 % ;S:0.0014% ;Cr:0.23% ; 他:0.043%;11:0.011%;其它為?6及不可避免的雜質。
[0013] 本發(fā)明還提供一種低屈強比熱乳管線鋼原卷或開平板的制備方法，其特征在于： 該方法的關鍵工藝參數控制如下：
[0014] (1)板坯在爐加熱溫度為1160-1180°c，粗乳終乳溫度為1020-1050°c，精乳終乳溫 度為880-900°C，終冷溫度< 240°C;
[0015] (2)乳后采用超快冷冷卻，冷速2 64°C/s;
[0016] (3)熱乳鋼卷可經開平成為熱乳鋼板，鋼板不平度不大于5/1000mm;
[0017] (4)組織類型為準多邊形鐵素體+彌散Μ/A或退化珠光體；
[0018] (5)采用上述成分與工藝生產管線鋼力學性能為：屈服強度2 415MPa，抗拉強度2 500MPa，屈強比 < 0 · 80，-20°C沖擊功KV2 2 280J，-15°C落錘撕裂韌性SA2 95%。
[0019]進一步地，所述（1)中板坯在爐加熱溫度為1180°C，粗乳終乳溫度為1025°C，精乳 終乳溫度為895°C，終冷溫度為235°C;
[0020]所述(2)中乳后采用超快冷冷卻，冷速為71°C/s;
[0021] 所述(3)中熱乳鋼卷可經開平成為熱乳鋼板，鋼板不平度不大于5/1000_。
[0022] 所涉及的在線淬火工藝生產的低屈強比熱乳管線鋼原卷或開平板化學成分重量 百分比為：C0.035-0.060%;Si0·22-0·30%;Μηl.(U-1.25%;P<0.016%;S< 0.0015%;Cr0.15-0.25%;Nb0.020-0.045%;Ti0.010-0.015%;其它為Fe及不可避免 的雜質。
[0023] 上述在線淬火工藝生產的低屈強比熱乳管線鋼原卷或開平板生產過程中關鍵點 如下：
[0024] (1)板坯在爐加熱溫度為1160-1180°C，粗乳終乳溫度為1020-1050°C，精乳終乳溫 度為880-900°C，終冷溫度< 250°C。
[0025] (2)乳后采用超快冷冷卻，冷速2 64°C/s。
[0026] (3)熱乳鋼卷可經開平成為熱乳鋼板，鋼板不平度不大于5/1000_。
[0027] (4)組織類型為準多邊形鐵素體+彌散Μ/A或退化珠光體。
[0028] (5)采用上述成分與工藝生產管線鋼力學性能為：屈服強度2 415MPa，抗拉強度2 500MPa，屈強比 < 0 · 80，-20°C沖擊功KV2 2 280J，-15°C落錘撕裂韌性SA2 95%。
[0029] 本發(fā)明為保障在線淬火工藝生產的低屈強比熱乳管線鋼原卷或開平板的性能達 到發(fā)明目的，從管線鋼強度性能和組織類型等角度進行化學成分設計，其中各元素的作用 及限定量的理由如下：
[0030] 碳c:c為最基本、最經濟的強化元素，通過固溶強化和析出強化有效地提高鋼的強 度。C含量過低時對鋼的強度作用不明顯，含量太高時則會降低鋼的塑性、韌性和可焊接性， 并且會加重鋼中的帶狀組織級別。本發(fā)明中C的含量控制為0.035-0.060 % (重量百分數，以 下各元素相同）。
[0031] 硅Si:Si主要以固溶強化形式提高鋼的強度，同時也是鋼中的脫氧元素，但含量過 低時強化效果不明顯，含量過高時又對鋼的韌性不利。本發(fā)明中Si的含量控制為0.22-0.30%〇
[0032]錳Mn:Mn是鋼